سیستمهای کنترلی مختلف

سیستمهای کنترلی مختلف

به طور کلی چهار سیستم کنترلی وجود دارد:

1.سیستمهای رله ای از قدیمی ترین سیستم کنترلی هستند. در این سیستمها کلیه عملیات کنترلی با استفاده از رله ها انجام می پذیرد.

2.سیستمهای کنترلی مبنی بر مدارهای منطقی. در این سیستم ها از دروازه های منطقی و تراشه های کوچک برای پیاده سازی عملیات منطقی استفاده می شود.

3.کنترل با کامپیو تر شخصی

4.کنترل مبنی بر PLC.

Plc چیست؟

کنترل کننده های برنامه پذیرProgrammable Logic Controller) PLC)

یکplc (کنترل کننده منطقی برنامه پذیر) وسیله ای است که برای جایگزین کردن مدارهای رله ترتیبی در ماشین های کنترل پذیر اختراع شد.

تاریخچهPLC

plc ها در اواخر دهه 60 میلادی معرفی شدند . دلیل اولیه برای طراحی چنین سیستم هایی ، حذف کردن هزینه زیادی بود که برای جایگزین کردن رله های پیچییده ای که پایه ای برای سیستم کنترل دستگاها بودندصرف میشود شرکت bed ford چیزی را که کنترل کنندهءدیجیتالی مدولار(modular) ( MODICON) نامیده می شود به سازنده ی عمده ی اتومبیل us داد . دیگر شرکتها نیز کامپیوتر های را بر اساس طرحهای مختلف ساختندMODICON 0 84 این plc جهان بود که به تولید تجاری رسید.هنگامی که تکنولوژی تغییر می کرد رله نیز باید تغییر می کرداما تغییر زیاد در رله ها وسیم کشی آنها بسیار وقت گیر بودکه شرکتها به فکراستفاده ازplc های برنامه پذیر افتند با هر تغییر می توان به سادگی برنامه ای آن راتغییر داد دوام آنها بیشتر است اما هنوز یک مشکل وجود دارد پیچیده بودن آنها است . دراواسط دهه ی 10 میلادی تکنولوژی های plc حکمفرما دنبالگر دستگاههای وضعی و تراشه های کوچک بنیادی cupبودند . میکروپرسسورها توان کافی برای حل کردن سریع منطق plc نداشتند مگر در کوچکترین plc ها همزمان همین ‏‏‏‏میکروپرسسورها باعث گسترس plc هایی می شوندکه براساس آنها طراحی شده بودند .

در سال 1973 توانایی ارتباطات بوجود آمد وplc ممی توانستند از مسافتی دو دستگاههای حقیقی کنترل کنند اما فقدان همگون سازی با تغییرات متمادی تکنولوژی ارتباطاتplc هارا به یک کابوس ناجور از پروتکل ها و شبکه های فیزیکی تبد یل کرد.با این وجود دهه ی بزرگی برای plc بود .

دردهه ی 80 تلاشهایی برای استانداردسازی ارتبغاطات plc ها شد.وهمچنین تلاشهایی برای کوچک کردن آنها و برنامه پذیر کردن نرم افزارهای آنها از طریق برنامه های نمادی بر روی کامپیوترهای شخصی در عوض دسگتیره ترمینال های برنامه سازی اختصاصی امروز کوچکترین plc به اندازه ی یک رله ی سیگنال است . دردهه ی 95 میلادی شاهد یک کاهش در مصرفی و مدرنیزه کردن لایه ها فیزیکی بعضی از پروتکل ها محبوب دهه 80 بودیم اخرین استاندارد(IEC11S1-3 ) سعی درترکیب زبانهای برنامه نویسی و گردآوری در زیر یک استاندارده بین المللی بود .

شرکتهای اصلی که MODICON 084 را بوجود آورند سیستمهای کنترلی بر اساسPC

(مدارهای چاپی ) را کلید زده اند( شروع کرده اند).

فقط زمانی مشخص می کند که دهه ی اول قرن 21 چه به دنبال خواهد آورد .

PLCکنترل کننده ای است نرم افزاری که در قسمت ورودی، اطلاعات را بصورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ای که در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمانهایی به گیرنده ها و اجرا کنندههای فرمان ، ارسال می کند.یا می توان این گونه توضیح دادکه ابتدا ورودیهای را پویش(scan) می کند سپس بر اساس وضعیتیش خروجی را روشن یا خاموش میکند همچنین میتوان گفت ، ابتدا اطلاعات را به صورت آنالوگ و یا دیجیتال از ورودی دریافت میکند. سپس طبق برنامه ای که درون حافظه آن است بر روی اطلاعات ورودی پردازش میکند و وضعیت خروجی را نسبت به حاصل عملیات تعیین میکند . خروجی نیز میتواند آنالوگ و یا دیجیتال باشد .

وظیفه PLCقبلا بر عهده مدارهای فرمان رله ای بود که استفاده ازآنها در محیط های صنعتی جدید منسوخ گردیده است.اولین اشکالی که در این مدارها ظاهر می شودآن است که با افزایش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان بسیار بزرگ شده، همچنین موجب افزایش قیمت آن می گردد . برای رفع این اشکال مدارهای فرمان الکترونیکی ساخته شد ، ولی با وجود این هنگامی که تغییری در روند یا عملکرد ماشین صورت می گیرد لازم است تغییرات بسیاری در سخت افزار سیستم کنترل داده شود . با استفاده از PLC تغییر در روند یا عملکرد ماشین به آسانی صورت می پذیرد، زیرا دیگر لازم نیست سیم کشی ها و سخت افزار سیستم کنترل تغییر کند و تنها کافی است چند سطر برنامه نوشت و به PLCارسال کرد تا کنترل مورد نظر تحقق یابد. کاربر یک برنامه را معمولا‌‌‌‌ از طریق نرم افزار وارد میکند و نتایج مطلوب را دریافت می می کند.

این وسیله شباهت بسیاری با میکروکنترلرها دارد با این تفاوت که PLC کاملا صنعتی می باشد و از لحاظ عملیاتی از میکروکنترلر قوی تر می باشد .

کاربر یک برنامه را معمولا‌‌‌‌ از طریق نرم افزار وارد میکند و نتایج مطلوب را دریافت می می کند.

Plc درصنعت کاربردهای زیادی دارد با بکاربردن plc مزایای قابل توجهی از قبیل کاهش هزینه، عدم اتلاف وقت و افزایش بازدهی بدست می آید بطور کلی هر کاربردی مستلزم کنترل الکتریکی است به plc نیاز دارد .

برای مثال فرض کنید که یک کلید روشن می شود ما می خواهیم بمدت 5 ثانیه روشن شود بدون در نظر گر فتن زمان چقدر کلید روشن بوده است . ما می توانیم این را با یک زمان سنج ساده انجام دهیم ولی اگر این فرایند شامل 10 کلید و سیم لو له باشد چطور؟ ما 10 زمان سنج بیرونی نیاز داریم و اگر این فرایند هم چنین نیاز داشته باشد که تعداد دفعاتی که هر کلید به تنهایی روشن شده باشد شمرده شود چطور؟ برای این کارها ما به شمارندهها ی و زمان سنج های خارجی زیادی نیاز داریم همچنان که ملاحضه می فرماید با بزرگترشدن فرایند نمیتوانیم این کارها را با شمارندهها وزمان سنج های بیرونی انجام همه این کارها نمتوان به آسانی با برنامه ریزیplc انجام دهد واین اهمیت کاربرد plc را نشان می دهد.

:PLC از نظر سخت افزار

سخت افزار PLC :

قسمتهای تشکیل دهنده یک سیستم PLCبه صورت زیر تقسیم می شود(شکل1-3)

• واحد منبع تغذیه PS(Power Supply)

• واحد پردازش مرکزی CPU

• حافظه

• ماژولهای ورودی

• ماژولهای خروجی

• ماژولهای تغییر شکل سیگنال

• ماژول ارتباط پروسسوری (CommunicationProcessor) CP()

• ماژول رابط (Interface Module)IM))

• بدنه و قفسه ها (Racks and Chassis)

PLC ها ، سخت افزاری شبیهِ کامپیوتر دارند، البته با ویژگیهای خاصی که مناسب کنترل صنعتی است:

• در مقابل نویز حفاظت شده اند

• ساختار مدولار دارند که تعویض بخشهای مختلف آنرا ساده می سازد

• اتصالات ورودی- خروجی وسطوح سیگنال استاندارد دارند

• زبان برنامه نویسی آنها ساده و سطح بالاست

• تغییر برنامه در هنگام کارآسان است.

برخی از معایب یا توجهات خاص در بکارگیری سیستمهای PLC

1.کاربردهایی با برنامه ثابت: شاید استفاده از PLC که قابلیت های برنامه ریزی زیادی دارد،در صورت نیاز نداشتن به آنهامقرون بصرفه نباشد مانند کنترل کننده های غلتکی/دنبالگر.برخی از سازندگان تجهیزات برای کاهش هزینه ها، هنوز از سیستمهای غلتکی مکانیکی استفاده می کنند.تغییر کارها غلتک ها بندرت تغییر می کند بنابراین قابلیت تغییر برنامه ریزی PLCها در اینجا جندان اهمیت ندارد

2.ملاحظات محل کار: برخی پارامترهای محیط مانند: دمای بالا،ارتعاشات، تداخلات الکترو مغناطیسی ، عواملی هستند که کاربرد PLCها را محدود می کنند.

3.عملکرد ایمن در برابر اشتباه : در سیستمهای رله ای فشردن کلید توقف، برق مدار را قطع می کند و همینطور قطع منبع برق، باعث خاموش شدن سیستم می شود. بعلاوه سیستهای رله ای هنگام وصل مجدد برق بطور خودکار روشن نمی شوند. البته این موضوع از طریق برنامه نویسی در مورد PLC نیز قابل اعمال است. اما در بعضی از برنامه های PLCممکن است برای متوقف ساختن یک وسیله نیاز به اعمال ولتاژ ورودی باشد ، این گونه سیستمهادر مقابل اشتباه ایمن نیستندالبته این نقص با افزودن رله های حفاظتی به سیستم PLC رفع می شود.

4.عملکرد مدار ثابت: اگر سیستم مورد نظر هرگز نیاز به تغییر نداشته باشد ، یک سیستم کنترل ثابت (مانند غلتک مکانیکی) هزینه کمتری نسبت به PLCخواهد داشت. PLC ها در جاییکه بطور دوره ایی در عملیات تغییر ایجاد می شود، از کارایی بیشتری بر خوردارند.

موارد کاربرد PLC :
1- کنترل هر گونه ماشین و وسیله برقی
2- کنترل هر سیستم خط تولید
3- کنترل فرمان مدار CNC (ماشین های فرز پیشرفته )
تفاوت PLC با کامپیوتر :
تمامی اجزا یک کامپیوتر در یک PLC وجود دارد ولی کامپیوتر از لحاظ نوع ورودی و خروجی ها و همچنین عمل ترکیب ورودی ها و خروجی ها با PLC متفاوت می باشد.خروجی PLC می تواند یک رله - تریاک - ترانزیستور - تریستور و غیره باشد که با توجه به حداکثر جریان مجاز خروجی PLC باید انتخاب شود تا آسیبی به سیستم وارد نشود.
در PLC ما نتیجه عمل را می بینیم ولی در کامپیوتر فقط اطلاعات را می بینیم.

و اکنون شرکتهای مختلفی در جهان در زمینه ساخت و کاربرد plc فعالیت دارند به طوریکه:

مر بوط به زیمنس آلمان 26% simens

مر بوط به کمپانی آمریکایی 26% alen beradley

مر بوط به کمپانی ژاپنی 11% emron

مر بوط به کمپانی ژاپنی 9% Mitsubishi

و 8% درصد باقیمانده plc ها مربوط به سایر شرکتها از جمله:

AEG_BOSCH_GENERAL ELECTRIC_TELEMECANIQE می باشد.

PLCها از لحاظ شکل ظاهری به دو گروه تقسیم بندی میشوند:

1 – یکپارچه ( LOGO-TELEMECANIQE-ZILIO )

2- مدولار MODULAR SIEMENS S7-300) و ALEN BERADLEY )

یک PLC کوچک معمولا به صورت یکپارچه ساخته میشود وتا حدود 40 ورودی و خروجی دارد(دیجیتال).

یک PLC مدولار در انواع متوسط و بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد و شامل کارتهای جدا گانه –منبع تغذیه-CPU- -ورودی خروجی مدولار(INPUT و OUT PUT ) به تعداد مورد نیاز میباشد که این کارتها به ترتیب روی RACK ودر داخل شکافها (SLOTS ) نصب می شود.

حافظه

حافظه های امروزی مجموعه ای از قطعات الکترونیکی و مغناطیسی هستند که در کامپیوترها و اکثر ریزپردازنده ها مسوول ذخیره و بازیابی داده ها می باشند. در حافظه ها از تکنیک های الکترونیکی استفاده می کنند زیرا دو امکان شناسایی سریع و دسترسی موقتی داده ها را برای ما فراهم می کند.

حافظه یا Memory :

این بخش وظیفه نگهداری اطلاعات و برنامه را بر عهده دارد و بر سه نوع است :

الف ) حافظه دائم : برنامه کاربر در این حافظه قرار داده می شود . این حافظه با قطع تغذیه پاک نمیشود و معمولا از نوع ساخته میشود

حافظه ROM

حافظه ROM(Read Only Memory) یا همان Firmware یک مدار یکپارچه است که در هنگام تولید برنامه ریزی شده است و اطلاعات فقط خواندنی بر روی آن ذخیره شده است که غیر قابل تغییر است و در بدو روشن شدن دستگاه، اطلاعات موجود در آن، خوانده و اجرا می شود. این تراشه در بسیاری از قطعات الکترونیکی وجود دارد ولی بیشتر کاربرد آن در رایانه هاست. 4 نوع ROM موجود است:

ROM, PROM, EPROM و EEPROM. از تفاوت های ROM با RAM می توان به این نکته اشاره کرد که با قطع برق، محتویات RAM از بین می رود ولی آنچه در ROM ذخیره شده، ثابت است و با قطع برق از بین نمی رود. یکی دیگر از تفاوت های این دو قطعه، جایگزینی دیود ها در ROM بجای ترانزیستورها در RAM می باشد.

ب )حافظه موقت : این حافظه برای نگهداری اطلاعات به صورت موقت (داده ها و پرچم ها و تایمر ها و شمارنده ها و ... ) استفاده می شود . اطلاعات این بخش با قطع تغذیه از بین میرود . این حافظه از نوع RAM ساخته می شود .

حافظه با دستیابی تصادفی

حافظه با دستیابی تصادفی(که معمولاً با نام RAM شناخته می‌شود) یک نوع حافظه داده مورد استفاده در کامپیوترها است که به داده‌های ذخیره شده اجازه می‌دهد تا به هر ترتیبی در دسترس باشند که آن به صورت تصادفی است نه دقیقاً به طور منظم.

در مقایسه با دیگر انوع حافظه (مانند انواع مغناطیسی، دیسک‌ها و دارم‌ها) داده می‌تواند تنها در حافظه واسطه از قبل تعیین شده مرتبط با در طراحی مکانیکی‌اش در دسترس باشد این موضوع در زمانهای مشابه برای دسترسی به هر نمونه از داده ذخیره در چیپ رم ارزش پیدا می‌کند.

حافظه RAM (Random Access Memory) حافظه اصلی هر کامپیوتر است که داده ها قبل پردازش در CPUدر آن ذخیره می شوند. در کل علت استفاده از RAM بالا بردن سرعت پردازش CPU است. چراکه با ذخیره کردن داده ها در RAM ،CPU دیگر توان خود را صرف استخراج داده ها از هارد دیسک نمی کند. نحوه ی دسترسی به داده ها بر خلاف SAM (Sequential Access Memory) به صورت تصادفی است. یعنی برای دسترسی به هر داده کافیست آدرس آن را بدانیم. آدرسی که از یک ردیف و یک ستون تشکیل شده است. این در حالی است که نحوه ی دسترسی به داده ها در SAM ترتیبی است. به این معنا که برای یافتن داده مورد نظر باید تمام داده ها را چک کرد. RAM ها از انواع گوناگونی برخوردارند. از جمله آنها می توان به DRAM,SRAM,SDRAM,EDODRAM,DRSDRAMو RDRAMو FPM DRAM اشاره کرد.

ج )کارت حافظه : این کارتها برای استفاده در حافظه اصلی CPUو همچنین در مدولهای CP طراحی میشوند و با ظرفیتهای مختلف در دسترس میباشند .

حافظه ی موجود در CPU ها هستند که در مقایسه با دیگر حافظه ها سرعت بالاتری دارند.داده ها به هنگام اجرای برنامه از RAM به Cashe منتقل می شوند تا برای استفاده CPU در دفعات بعدی زمان کمتری صرف شود. انواع آن نیز Cashe-L1، Cashe-L2 و در بعضی رایانه ها Cashe-L3 می باشد. به طوریکه سرعت Cashe-L2 دو برابر RAM و سرعت Cashe-L1 5/3 برابر Cashe-L2 می باشد.

منبع: http://ir-plc.ir/blog

سیستمهای کنترلی مختلف

مطالب مشابه :

آموزش ساخت ماشین 3دی مکس

ساختن کاردستی = جایزه گرفتن

راه های پرورش خلاقیت در کودکان

راه های پرورش خلاقیت در کودکان